(57)【要約】【課題】  本発明は、真空環境内に配置された光ファイバを収容する金属ベローズ管が周囲の環境の圧力変動が発生しても伸縮しないようにすることを目的とする。【解決手段】  光ファイバを収容する金属ベローズ管において、光ファイバよりも剛性が高く、光ファイバと同等の長さを有した一本または複数本のワイヤー状部材の端面を光ファイバに構成したフランジ部端面と金属ベローズ端面に固定することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲性を有した金属性フレキシブル管で密封された光ファイバケーブルの密封方法であって、前記フレキシブル管外部の圧力の変動による前記フレキシブル管の伸縮に起因する前記光ファイバケーブルにかかる引張又は圧縮応力を抑制する手段を備えることを特徴とする光ファイバケーブルの密封方法。
【請求項２】
前記フレキシブル管の伸縮を抑制する手段は、前記光ファイバケーブルよりも伸縮率が小さくかつ十分な屈曲性を有した部材で、フレキシブル管の両端面に固定、密封され、前記光ファイバケーブルと同等の長さを有する線状部材であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブルの密封方法。
【請求項３】
前記フレキシブル管の伸縮を抑制する手段は、前記フレキシブル管外部の圧力と前記フレキシブル管内部の圧力差を制御する圧力調整機構であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブルの密封方法。
【請求項４】
前記圧力の変動範囲は大気圧と真空圧の間であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の光ファイバケーブルの密封方法。
【請求項５】
前記真空圧は１０-1Ｐａ以下の圧力であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の光ファイバケーブルの密封方法。
【請求項６】
前記線状部材の剛性はガラスのヤング率（７．９×１０10Ｐａ）以上であることを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれか記載の光ファイバケーブルの密封方法。
【請求項７】
前記光ファイバを密封する屈曲性を有した金属性フレキシブル管は前記光ファイバの設置環境に脱ガス成分を発生することのない構造であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の光ファイバケーブルの密封方法。
【請求項８】
前記請求項１〜７に記載の光ファイバケーブルの密封方法で光ファイバケーブルを密封する金属フレキシブル管を備えることを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力変動のある環境、例えば露光装置の真空環境のような環境であっても脱ガスの発生しない光ファイバケーブルの密封方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体構造の微細化に伴って投影露光装置はその光源の更なる短波長化が求められている。これら短波長の光源は通常の大気空間を透過しないため、また、使用するミラー等の劣化を考慮して、例えばＥＵＶ（極短紫外）光を使用した露光装置においては装置全体を真空環境とする必要がある。
【０００３】
一般に真空環境内部に構成された機器に光を導入するためには真空環境外部に光源を設置し、光ファイバを用いて真空環境に挿入する方式がとられている。
【０００４】
真空環境内で光ファイバを使用する場合、光ファイバに使用されている接着剤や光ファイバを被覆する樹脂材などからの脱ガスが、真空環境内を汚染したり、真空度の劣化を招くため、脱ガスの少ない接着剤を使用したり、ファイバ全体を金属配管やフレキシブル管の中に構成したり、光ファイバに金属被膜を形成するなどの方法がとられている。
【０００５】
また、真空環境の境界部にはフランジ形状のコネクタを構成し、光ファイバを封止、接続し真空環境の密閉を保つ構造が提案されている。
【０００６】
前記光ファイバをフレキシブル管に光ファイバを封入する方式としては、特開２００２−１１５０５４号公報にフランジ部に接続されたフレキシブル管の内部に光ファイバを封入する構成が開示されている。
【０００７】
また、真空環境との境界部におけるコネクタ部の構成に関しては特開平６−３５６１号公報にあるように光伝達物質を構成し、真空封止材で封止したコネクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１１５０５４号公報
【特許文献２】特開平６−３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フレキシブル管に関しては、フレキシブル性の高い金属ベローズなどを使用すると、装置内での光ファイバの取り回しが容易であるが、真空環境での圧力の変動にともなって、金属ベローズが伸縮してしまうという問題がある。
【０００９】
金属ベローズの伸縮によって、内部に構成されている光ファイバに応力が掛かってしまうことから、光ファイバの劣化や最悪の場合破断にまでいたるという問題がある。
【００１０】
以上のような観点から、光ファイバをフレキシブル管に密封する方法においては、伸縮性の小さい金属配管が使用されている。しかしながら伸縮性の小さい金属配管を用いると、金属配管の最小屈曲半径が大きいため、装置内での取り回しが困難であった。
【００１１】
また、伸縮性の大きい金属ベローズでファイバを封入し、その外部にブレードといわれる金属製の網状の管で覆うことで十分な屈曲性を有し伸縮性の小さい密封構造も近年提案されている。
【００１２】
しかしながら半導体露光装置のように高度に清浄度を保った環境においては金属ベローズとブレードがこすれることによってゴミや塵が発生するという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、真空環境下において圧力の変動によって光ファイバを収容した金属ベローズが伸縮しないように金属ベローズ両端面に光ファイバより伸縮性の小さいケーブルを一本または複数本構成することで、金属ベローズの伸縮による光ファイバにかかる応力が抑制された光ファイバ密封手段を提供することにある。
【００１４】
若しくは、真空環境下においても脱ガスが発生せず、かつフレキシブル性が高く光ファイバの最小屈曲半径とほぼ同等若しくはそれ以上の屈曲性を持つ金属製のベローズを使用することで真空環境下においても光ファイバ取り回しを容易にした光ファイバにおいて、前記光ファイバが配置構成された真空環境内圧力と金属製ベローズ内部の圧力の差を制御することで金属ベローズの伸縮を抑制し、光ファイバに応力が掛からない構造の光ファイバ密封手段を提供することにある。
【００１５】
また、前記金属ベローズの伸縮を抑制する手段を併用することで真空環境内の圧力変動に伴って金属ベローズが伸縮することに起因して金属ベローズ内の光ファイバに応力がかかることを抑制した光ファイバ密封手段を提供することにある。
【００１６】
さらには前記光ファイバ使用することによって真空環境下においても脱ガスの少ない、真空環境を汚染することのない光ファイバが構成された投影露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため本出願に係る請求項１および２に記載の発明は十分なフレキシブル性を有した金属製のベローズに光ファイバを密封し光ファイバの設置環境に導入する端面を前記ベローズの端面に固定し設置環境との境界部分にフランジ形状の密封構造を構成し設置環境の圧力変動に起因するベローズの伸縮によって光ファイバに引張若しくは圧縮応力がかかることを抑制するために光ファイバよりも剛性の高い光ファイバと同等の長さを有した一本または複数本のワイヤー状部材の端面を前記光ファイバに構成したフランジ部端面と金属ベローズ端面に固定することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１および３に記載の発明は前記金属ベローズに光ファイバを密封し、光ファイバの設置環境に導入する端面を前記ベローズの端面に固定し、設置環境との境界部分にフランジ形状の密封構造が構成された形状であり、設置環境の圧力変動に起因するベローズの伸縮によって光ファイバに引張若しくは圧縮応力がかかることを抑制するために前記金属ベローズ内部の圧力と金属ベローズに密封された光ファイバが構成された設置環境の圧力との差を制御するために、前記設置環境との境界部分に設けられたフランジ部に金属ベローズ内部の圧力を制御する機構を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は前記金属ベローズに光ファイバを密封し、光ファイバの設置環境に導入する端面を前記ベローズの端面に固定し設置環境との境界部分にフランジ形状の密封構造を構成し設置環境の圧力変動に起因するベローズの伸縮によって光ファイバに引張若しくは圧縮応力がかかることを抑制するために光ファイバよりも剛性の高い光ファイバと同等の長さを有した一本または複数本のワイヤー状部材の端面を前記光ファイバに構成したフランジ部端面と金属ベローズ端面に固定し、前記金属ベローズ内部の圧力と前記金属ベローズに密封された光ファイバが配置構成された設置環境の圧力との差を制御するために、前記設置環境との境界部分に設けられたフランジ部に金属ベローズ内部の圧力を制御する機構を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば真空環境内に光ファイバを配置構成する場合に、十分な屈曲性のある真空用金属ベローズに光ファイバを密封し、真空環境との境界部に配置構成されたフランジ部と真空環境に挿入された側の光ファイバ端面に構成されているフランジ部にワイヤー状部材を配置することで、真空環境の圧力変動によって金属ベローズが伸縮することを抑制し、光ファイバに引張又は圧縮応力が発生しない構造を実現することができる。
【００２１】
また、本発明によれば真空環境内に光ファイバを配置構成する場合に、十分な屈曲性のある真空用金属ベローズに光ファイバを密封し、真空真空環境との境界部に配置構成されたフランジ部に圧力調整用の配管を構成し、電磁弁と圧力制御手段および圧力調整手段によって金属ベローズ内圧力を調整することで真空環境の圧力変動によって金属ベローズが伸縮することを抑制し、光ファイバに引張又は圧縮応力が発生しない構造を実現することができる。
【００２２】
以上のことから真空環境下に光ファイバを導入する場合において、十分な屈曲性と低い脱ガス性を併せ持った光ファイバを配置することができ、真空環境の汚染や真空度の低下などの原因を除去することができる。
【００２３】
このため本発明で示した光ファイバをＥＵＶ露光装置のような真空環境によって構成されている投影露光装置に使用することで、真空環境の汚染や真空度の低下やレンズの曇り現象などが発生しない高精度の光学性能が長期にわたって維持することができる投影露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の第一の実施例を最も良く表す図である。また、図２は図１にて示す光ファイバの真空環境外側の端面からみた構成を示す図である。
【００２６】
図１においては光ファイバ１を樹脂などのフレキシブル性のある素材で形成された被覆保護層２に真空環境との境界部に真空フランジ３を構成し、真空環境に光ファイバを導入している。
【００２７】
前記真空フランジと光ファイバ保護被膜は真空用充填剤４などでシールされ、前記真空フランジが取り付けられる真空装置の壁５とのシールはＯ−リング６などのシール部材でシールされている。
【００２８】
真空フランジの真空環境側の面には光ファイバを密封する屈曲性の高い真空用ベローズ７が溶接固定されている。
【００２９】
また、光ファイバの真空環境側の端面には前記真空用ベローズを溶接固定される金属製のフランジ８が構成されており、真空用充填剤４や窓材９によって光ファイバが密封されている。
【００３０】
なお、窓材によるシールの方法としては真空用接着剤を用いた構成やＯ−リングなどのシール部材を金属部材などによって固定する方法などが考えられるが、この限りではない。
【００３１】
ここにおいて、前記光ファイバの真空環境との境界部に設けられたフランジ部３の真空環境側の面と光ファイバの真空環境側の端面に構成されたフランジ部８に両端面が固定されたワイヤー状部材１０が構成されている。
【００３２】
なお、図１において前記ワイヤー状部材は一本配置構成されているが、複数本配置しても良い。
【００３３】
従って、図１において真空環境と大気環境の境界壁５の左側が真空環境であるが、真空環境内の圧力の変動に伴って真空用金属ベローズが伸縮することが抑制され、光ファイバに引張又は圧縮応力がかかることを防止することができる。
【００３４】
よって、光ファイバの真空環境外の端面に構成された取り付け端子１１に図中表記されてない光源を接続することで真空環境内に所望の光を導入することが可能となる。
【実施例２】
【００３５】
図３は本発明の第二の実施例を最も良く表す図である。
【００３６】
図３においては前記第一の実施例と同様に光ファイバ１を樹脂などのフレキシブル性のある素材で形成された被覆層２に真空環境との境界部に真空フランジ３を構成し、真空環境に光ファイバを導入している。
【００３７】
前記真空フランジと光ファイバ保護被膜は真空用充填剤４などでシールされ、前記真空フランジが取り付けられる真空装置の壁５とのシールはＯ−リング６などのシール部材でシールされている。
【００３８】
真空フランジの真空環境側の面には光ファイバを密封する屈曲性の高い真空用ベローズ７が溶接固定されている。
【００３９】
また、光ファイバの真空環境側の端面には前記真空用ベローズを溶接固定される金属製のフランジ８が構成されており、真空用充填剤４や窓材９によって光ファイバが密封されている。
【００４０】
なお、窓材によるシールの方法としては真空用接着剤を用いた構成やＯ−リングなどのシール部材を金属部材などによって固定する方法などが考えられるが、この限りではない。
【００４１】
ここにおいて、前記光ファイバの真空環境との境界部に設けられたフランジ部３に圧力調整用の配管１２が接合されている。
【００４２】
なお、図３において前記圧力調整用配管は一箇所配置構成されているが、複数箇所配置しても良い。
【００４３】
前記圧力調整用の配管は圧力制御手段によって制御される電磁弁１３を介して圧力調整手段１４に接続されている。
【００４４】
前記圧力制御手段は図中表記されていない真空環境の圧力計測手段から計測された真空環境の圧力と同じく図中表記されていないが、光ファイバの密封されている真空ベローズ内の圧力計測手段から計測された真空ベローズ内圧力の差を制御するために、圧力調整手段にて圧力調整用配管に大気若しくは不活性ガスなどを排気又は供給する。
【００４５】
従って、図３においても真空環境と大気環境の境界壁５の左側が真空環境であるが、真空環境内の圧力の変動が発生した場合に真空用金属ベローズが伸縮しないように圧力調整手段によってベローズ内圧力を調整することで、金属ベローズが伸縮することが抑制され、光ファイバに引張又は圧縮応力がかかることを防止することができる。
【００４６】
よって、光ファイバの真空環境外の端面に構成された取り付け端子１１に図中表記されてない光源を接続することで真空環境内に所望の光を導入することが可能となる。
【実施例３】
【００４７】
図４は本発明の第三の実施例を最も良く表す図である。
【００４８】
図４においては前記第一および第二の実施例と同様に光ファイバ１を樹脂などのフレキシブル性のある素材で形成された被覆層２に真空環境との境界部に真空フランジ３を構成し、真空環境に光ファイバを導入している。
【００４９】
前記真空フランジと光ファイバ保護被膜は真空用充填剤４などでシールされ、前記真空フランジが取り付けられる真空装置の壁５とのシールはＯ−リング６などのシール部材でシールされている。
【００５０】
真空フランジの真空環境側の面には光ファイバを密封する屈曲性の高い真空用ベローズ７が溶接固定されている。
【００５１】
また、光ファイバの真空環境側の端面には前記真空用ベローズが溶接固定された金属製のフランジ８が構成されており、真空用充填剤４や窓材９によって光ファイバが密封されている。
【００５２】
なお、窓材によるシールの方法としては真空用接着剤を用いた構成やＯ−リングなどのシール部材を金属部材などによって固定する方法などが考えられるが、この限りではない。
【００５３】
ここにおいて、前記光ファイバの真空環境との境界部に設けられたフランジ部３の真空環境側の面と光ファイバの真空環境側の端面に構成されたフランジ部８に両端面を固定されたワイヤー状部材１０と共に、前記光ファイバの真空環境との境界部に設けられたフランジ部３に圧力調整用の配管１２が接合されている。
【００５４】
なお、図４において前記ワイヤー状部材と圧力調整用配管は各々一箇所ずつ配置構成されているが、複数箇所ずつ配置しても良い。
【００５５】
前記圧力調整用の配管は圧力制御手段によって制御される電磁弁１３を介して圧力調整手段１４に接続されている。
【００５６】
前記圧力制御手段は図中表記されていない真空環境の圧力計測手段から計測された真空環境の圧力と同じく図中表記されていないが、光ファイバの密封されている真空ベローズ内の圧力計測手段から計測された真空ベローズ内圧力の差を制御するために、圧力調整手段にて圧力調整用配管に大気若しくは不活性ガスなどを排気又は供給する。
【００５７】
従って、図４においても真空環境と大気環境の境界壁５の左側が真空環境であるが、真空環境内の圧力の変動が発生した場合に真空用金属ベローズが伸縮しないように前記ワイヤー状部材がベローズの伸縮を抑制するだけでなく、圧力調整手段によってベローズ内圧力を調整することで、金属ベローズが伸縮することが抑制され、前記実施例１および２を上回る効果によって、光ファイバに引張又は圧縮応力がかかることを防止することができる。
【００５８】
よって、光ファイバの真空環境外の端面に構成された取り付け端子１１に図中表記されてない光源を接続することで真空環境内に所望の光を導入することが可能となる。
【実施例４】
【００５９】
図５は本発明の第４の実施形態を最も良く表す図である。本実施形態は本発明をデバイス製造用のステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式等を用いた投影露光装置の特に焦点位置検出手段に適用した場合を示している。
【００６０】
図中、Ｒは投影される原版いわゆるレチクル（第１物体）であり、レチクルステージ１６に載置されており、本体に対してアライメント系（不図示）で位置合わせされ、保持されている。レチクルＲは照明光学系（不図示）からの照明光束ＩＬで照明されている。ＵＬは投影光学系であり、架台２３に支持され、レチクルＲのパターンをウエハ（感光基板）Ｗ上に投影結像している。
【００６１】
ウエハＷを保持しているウエハステージＷＳは、架台２３と定盤２４内に構成された真空チャンバＶＣ内に配置し、ウエハステージベース１９上に載置されており、ウエハＷを投影光学系ＵＬの光軸に垂直なＸＹ平面上を移動するＸＹステージ１８と、ＸＹステージ１８上に載置されたフォーカス・レベリングステージ１７とで構成されている。このフォーカス・レベリングステージ１７は、ウエハＷを吸着保持するウエハチャック（不図示）を投影光学系ＵＬの光軸方向（Ｚ方向）へ微少駆動（フォーカス駆動）及び光軸回りに微少回転駆動（レベリング駆動）が可能である。
【００６２】
２０は、干渉計ミラーであって、ＸＹステージ１８に固定されており、そのＸ方向位置を架台２３の下面に支持されているレーザ干渉計２１でモニタするものである。なお、干渉計ミラー２０とレーザ干渉計２１はＹ方向についても同様に配置している。干渉計ミラー２０とレーザ干渉計２１から得られる信号を用いて、ウエハＷは、ＸＹステージ１８の制御系（不図示）により、常に所定の位置となるように位置決めされる。
【００６３】
ステージ空間には、面位置検出装置２２も架台２３の下面に固定されており、この露光装置は、投影光学系ＵＬに対するウエハＷの表面の高さ及び傾きを検出し、その検出値が所定のベストフォーカス値（投影光学系の像面の高さを示す所定の司令値）になるように、フォーカス・レベリングステージ１７の制御手段（不図示）に検出信号を送ることにより、ウエハＷの露光領域の高さ及び傾きを補正制御している。
【００６４】
これらの主要構成要素は、真空恒温チャンバＶＣ内に設置されている。真空恒温チャンバ内では、圧力が１０-4Ｐａ程度の真空度が保たれて、かつ通常のクリーンルームよりも精度の高い温度制御がなされており、例えば、クリーンルームの温度制御が±２〜３℃の範囲であるのに対して、恒温チャンバ内では、±０．１℃程度に保たれている。
【００６５】
ウエハＷに対し非感光性の光を照射する焦点位置測定用光束の光源が収納されている光源ＢＯＸ３５は、熱源部であるため、ステージ空調空間外部に配置してある。照明光ｉは、光ファイバ３４を介して照出され、照明系レンズ（不図示）で集光されて焦点検出用パターン板Ｐを照明し、ミラー２５、リレーレンズ（不図示）、開口絞り（不図示）、照射対物レンズ２６、及び投光プリズムミラー２７を経てパターン（開口）を投影光学系ＵＬの露光領域の近傍あるいは露光領域内に位置する複数の測定点に斜めから投影する。
【００６６】
投影された複数の測定点からの反射光は、図５に示す受光光学系に入射して受光プリズムミラー２８、集光対物レンズ２９で集光され、ミラー３０で架台８２３の上方に反射した後、開口絞り（不図示）、架台２３の穴に挿入しているリレーレンズ系３１で集光され、ミラー３２で架台２３の上面に反射し、光電検出手段３３で構成されるセンサ部に導光され、各測定点の焦点検出用のパターン（開口）の像が各測定点に対応した光電検出手段３３の受光面に再結像する。光電検出手段３３は、１次元または２次元ＣＣＤ（電荷結合素子）であり、出力信号を画像処理検出することにより、各測定点についてウエハＷの高さ及び傾斜角に起因するずれ量に対応した検出信号が生成される。
【００６７】
以上のように本実施形態においては発熱源である焦点位置測定用光束の光源ユニット３５は真空温調チャンバＶＣ内に構成することができない。
【００６８】
従って、本発明で示した光ファイバユニット３４を用いることによって真空空間外部に設置された光源ユニットから射出された照明光を真空空間内部に導入することができる。
【００６９】
このとき真空恒温チャンバの圧力が変動した場合においても光ファイバを封入したベローズ部の伸縮が抑制されるため光ファイバに引張り若しくは圧縮応力がかかることを防止することができる。
【００７０】
本実施例においては投影露光装置内の焦点位置検出手段に適用した例を示したが、投影露光装置内のアライメント用の例えばオフアクシススコープなど光を導入する装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ワイヤー固定
【図２】フランジ部をファイバ端面から見た図
【図３】圧力調整
【図４】併用
【図５】投影露光装置への構成例
【符号の説明】
【００７２】
１  光ファイバ
２  光ファイバ被覆層
３  真空環境境界部に設けたフランジ
４  真空用充填剤
５  真空環境境界壁
６  Ｏリング
７  真空用金属ベローズ
８  光ファイバ端に設けたフランジ
９  窓材
１０  ワイヤー状部材
１１  真空環境外部に設けた光ファイバ端子
１２  圧力調整用配管
１３  電磁弁
１４  圧力調整手段
１５  締結用ボルト
１６  レチクルステージ
１７  フォーカス・レベリングステージ
１８  ＸＹステージ
１９  ウエハステージベース
２０  干渉計ミラー
２１  レーザ干渉計
２２  焦点位置検出装置
２３  架台
２４  定盤
２５  ミラー
２６  照射対物レンズ
２７  投光プリズムミラー
２８  受光プリズムミラー
２９  集光対物レンズ
３０  ミラー
３１  リレーレンズ
３２  ミラー
３３  光電検出手段
３４  光ファイバユニット
３５  光源ユニット
３６  ＩＬ．照明光束
Ｒ  レチクル
ＵＬ  投影光学系
Ｗ  ウエハ
ＷＳ  ウエハステージ
ｉ  焦点位置検出装置照明光
Ｐ  焦点検出用パターン板
ＶＣ  真空チャンバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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